梳齿交换机构的智能设计

冯贵东　罗浩明　谢凯凯　牛博彧　马骁

摘 要：本文通过对梳齿交换机构的调查发现，这种机构由于其巧妙的特点，现已得到了广泛的应用。但是对于其齿形设计及齿数计算一直以来困扰着使用者，其复杂工程图的绘制也是一项耗时耗力的工作。为了使梳齿交换机构的使用更加方便，本文介绍了一种实现梳齿交换机构的智能设计方法。使用者只需要确定负载的长和宽和控制精度这三个参数，即可得到符合要求的梳齿交换机构二维图，以及该机构的材料，厚度，重量。

关键词：Autolisp;梳齿交换机构;参数绘制

一、引言

1.设计背景

梳齿搬运技术广泛应用于智能停车系统中，此机构有着巧妙的结构，作为学生在平时所做的创新项目中也多次运用到梳齿交换机构。但是在绘制时就显得十分麻烦，工程量很大，众多的梳齿边线，齿数计算复杂，内外梳齿板配合等问题让梳齿交换机构的绘制让人十分头疼。

二.设计过程

使用者只需输入此机构所搬运负载的长（L）和宽（W），负载的重力（F），已经控制精度（P），即可通过本文论述的智能设计方法得到一个完整的梳齿交换机构的二维图，以及该机构的材料，厚度，重量。下面论述设计过程。

1.智能设计计算过程

（1）内梳齿板设计

內梳齿板宽（后简称内板宽）和内梳齿板长（后简称内板长）：首先用户由输入长和宽，在负载的四个边分别流出一个精度的空间，由公式①和②可求得内板宽和内板长。L1=L+2P·公式①，式中：L1—内板长度，L—用户输入的长，P—用户输入的精度。L2=W+2P·公式②，式中：L2—内板宽度，W—用户输入的宽度

（2）齿数设计

我们从美观的角度来设计齿数，根据内板的长宽比例来确定内板齿数，由于配合梳齿板的特性可得外板的齿数。 N=（ L1/ L2）*0.6*13·公式③，[N1]=N·公式④，式中：N1—内板齿数。由梳齿交换结构的结构可知，内梳齿板的齿数等于外梳齿板的齿数减1。即：N2= N-1··公式⑤，式中：N2—外板齿数

（3）配合间隙设计

配合间隙由使用者所用的控制系统精度所决定，配合梳齿板的配合间隙设置为两倍的控制精度。即P1=2P·公式⑥，式中：P1—配合间隙

（6）所用材料判断

目前市面上常用的梳齿板切割材料有两种，亚克力板和钢板，其中钢板密度大但是弹性模量大，亚克力板密度小同时弹性模量也小。所以我们设计当f>1000N时，选择钢板。反之则选择亚克力板。

（6）齿厚设计

负载接触在梳齿板上使得每一个齿都是一个悬臂梁。接下来通过约束悬臂梁的形变量来确定梳齿的厚度，这里约束为：最大变形量不超过0.05倍的齿长。目前市面上的钢板及亚克力板厚度均是1，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20mm。

2.绘图过程（以autolisp为例）

（1）梳齿板外矩形及中心线的绘制

（2）对于齿数及齿形的智能设计

（3）利用循环绘制剩下的齿形线

（4）结果展示

三、总结和展望

本文通过对于梳齿交换机构的调查发现，此类非标准件组成的机构现由于其巧妙的机构，现已得到了广泛的应用。本文编写了能够智能设计并绘制梳齿交换机构的程序，并对其进行了详细的介绍和说明。为以后利用梳齿交换机构进行设计，绘制提供了极大的便利。

参考文献：

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